Устройство для многоступенчатой дистанционной защиты электроустановки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОееСХОМу СВИдВТИЛЬСТВМ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) 3аявлеио18.О5.76 (2т) 2361466/24;07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опублнковано25.07,78.Бюллетень №27 (45) Дата опубликования описания 19«06.78

Свез Свветскик

Социал исти нескин е вслублнк (11) 616679 (5l) М. Кл.

Н 02 Н 3/40 йсудеветвенаб ееметет

Совете Ненеетрее СССР

1 дееем езееретееее е етеритМ

{53) УДЫ 621,316.

«925(088,8}

В, К. Ванин, Г» М. Павлов и В, C Пастухов (72) Автори изобретения

Ленинградский ордена Ленина политехнический. институт им. М. И. Калинина

{71) Заявитель. (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ QHCTAHUHOHHOA

ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАКОВКИ

Изобретение касаетси автоматики энергосистем и. может быть. использовано, например, В качестве резервной защиты биока генератор-а рансформатор независимо от типа системы Возбужлентле га ератора»

Известны резервные защиты блока-то ковая защита обратной последовательности в сочетании с максймальной токовой защитой с пуском минимального напрюке- @ ниа иии максимальная токовав защита с комбинированным пуском напряжении и без цуска налрижения (1)..

Отптако такие защиты неработоспособны при коротких замыканиях вблизи Вы . 35. волов генераторов с системами параллель(ного самовозбуждении изэа глубокого . Затухании токов-ротора s статора эа время меньшее установленного по условиям селективности действии защиты. 20

Применение дополнительного устройства дл» резервирования отключения близких треяф&зных коротких замыканий затрудняет эксетиуатади30 зашиты Вследствие исполь» эования )МзнОтипных элементов (полупро» 25

2 водниковых приборов и электромеханичео» ких реле}, а также усложняет расчет и регулирование уставок срабатывании защи ты Я.

Известно также устройство для, многоступенча»той защиты электроустановки, оо держащее показно преобразователи токнаприжение и нанрнжениенаприжение, нодклеоченные через фильтры составлиюmax примой и обратной лоследовательноо» тей, трков и напряжений, формирователи модула напряжений, вропорниональных то" ку и напрнженив примой последователь ности, и блоки сравнении к выходному ор» гану (31.

Это устройство являетса наиболее близким к предложенному ао технической сущности«

Однако при вмполневии мяогоступен» четой защиты беэ переключений в ее цепях эначителыто усложниетса схема устройства.

Сложность регулировании уставки срабатывания защиты обусловлена тем, что переход к другой !вставке осуше- : ствпяетса кэмененнем параметров неско)ц . кнх разнородных элементов (резистора, катушки нндуктнвностн промежуточного трансформатора), которые определяют уро-вень напряжений, пропорциональных то° кам прямой н обратной последовательнос гей.

Такое устройство характеризуется значитепьным иотребпенкем мощности от нсточикка иытааж.

Нкзкаа ункфккаикя эпемвнтов, боп !

О шке габариты к вес устройства обусловлены наннчнем промежуточных трансформаторов н индуктивных.сопротивлений, Возможность яожного срабатываяня прн качаниях требует нркменення отдельного ус$$ тройства. блокировки, доцопннтепьно усложняющегоо устройство н увепнчнваюшего его вес н габернты.

Копнчество эпементов выдержки временно увеякчкваетсм соответственно ко, нчеству стуиеней зашиты.

Свободные составляющие. переходно.го проивсса прк нарушениях в сети существенно в.нииот на точность Работы устройства. 25

0епью нэобрження явпаетса повышение надежности к расшкренне функциональных возможностей устройства.

Это достигается тем, что в предложен . ное устройство дпа многоступенчатой дистанционной зашиты, содержащее пофаэно преобразователн ток-напряженке и напряженке-напряжение, подключенные че рез фильтры составляющих прямой и об ратной последовательностей токов к напряжений, формкроватепк модуля напряже нкй, пропорциональных току. н напряжению прямой поспедоватепьностн, н блоки срав ненни к выходному органу, допопннтепьно введены регупкруемые сумматоры по чно лу ступеней зашиты, элемент выдержки времени, два погнческнх элемента И, логический элемент ИЛИ, блокировка прк качаниях, сумматор н бпокн сравненкя, необходимые ио копкчеству ступеней зашиты нрнчем упомянутые формирователи модуля напряженнй, ироиорцнонапьные току н напряжению, ирамой н обратной, поо» педоватепьностн выполнены раздепьнымк однопопуперноднымк, к одним выходам которых. через регупнруемые сумма торы подключены все упомянутые бпокк сравнения, а к другому выходу через с;ум матор, бпокиров ирк качаниях н нер» вый логический элемент И подключен второй погнческнй элемент И, другой вход которого соединен с выходом элемента выдержкк временн, входы которого иодкиючены к выходам всех упомянутых блоков сравненкя к входам погкческого элемента ИЛИ, а его выход подключен к одному кэ входов первого погнческого элемента И.

На чертеже показана принципиальная схема предложенного устройства.

Устройство содержит преобразователи

1-3 ток-напряженке н напряженке-напряжение 4 6, которые могут быть выполнены по нэвестным, пассивным кпк активным схемам (напрнмер резистор и делитель напряженна в сочетания с кнверторамн дпя попучення разнопопярных напряжений) фипыры составпяюшнх прямой к обратной последовательностей напряжений, пропорциональных токам 7, 8 к напряжениям

9, 10 в месте подключены зашиты, выполняющие также функцнн попосовых частотных фильтров дпя ослабления впняння свободных составляющих переходных npoui ссов на точность работы yctpoRcraa однопопупериодные формирователи модули 1 1-14 напряжений, пропорционапьныхтокам н нс дряжениям прямой и обратной последовательностей не операционных усилителях с диодами в цепях обратных связей, регу» пируемые сумматоры 15, 16, 17 задающие уставку срабатывания первой, второй и третьей ступеней зашиты с помощью резисторов обратных свазей уснпнтепей, Устройство содержит. также схемы 1820 сравнения (компараторы) первой/второй и третьей ступеней зашиты, выпопненные на основе последовательно включенных сумматора и нуль-индикатора на операциснных усилителях, погкческий элемент

ИЛИ 21, элемент 22 выдержки времени со ступенчатой характеристикой, состоя- шкй кз последовательна соэдиненнык интегратора и компаратора на операционных усилителях, сумматор 23, который в сочетании с одноиопупериодным формирователем модуля 11 представляет собой двухпопупернодный: формкроватепь модуля напряжения, пропорционального току прямой последовательности, блокировку 24 зашиты прн качаннях, представляющую собой днфференцкрующий усилитель с подключен ным к его выходу компаратором, первый погнческнй элемент .И 25 с гнстереэнс-. ной характернстнкой, получаемой за счет комиаратора и сумматора и необходимой дпя удержания элемента И в сработанном состоянии при ксчезновеннн кратковременно появляющегося при коротких замыканиях напряжения на- выходе блокировки 24 при качаниях, второй логический элемент 26.

Все иеречиспенные блоки устройства зашиты выполнены на основе унифицированных активных элементов — операцнон

616679 иых усилителей постоянного тока - и интегрального исполнения, обуславливающих малые габариты устройства, его вес.

Входная информация поступает на вхо ды преобразователей 1-6 от трансформаторов тока, установленных в нулевых выводах генератора и трансформаторов напра жениа, подключенных к его внешним выводам. Входы фильтров 7-10 подключены к неинвертирующим и инвертируюшим выходам преобразователей 1»6 s завися 1ии мости от того, какая симметричная составшпошая и с каким знаком должна быть получена на их выходах, связанных со входами формирователей модуля 11 14. Вхо ды регулируемых сумматоров 15, 16 подключены к выходам фильтров 7, 8 и формирователей модуля 11, 12 Выходы сумматоров 15, 16 связаньи со входами сумматоров схем ср.юнения 18-20, другие входы которых соедйнены с выходами + фильтров 9, 10 и формирователей модуля 13, 14, Выходы нуль«индикаторов схем сравнения подключены ко входам логического элемента ИЛИ 21 и интегратора элемента выдержки времени 22. Иы25 ход сумматора 2З, связанного входами с выходами фильтров и формирователя модуля 11 напряжэииа, нропордионапьного току прямой последовательности, подкпю-.

30 чеи ко входу дифференцируюшего усипи-, теши без блокировки при качаниях.

Выход.блокировки при качаниях сое« динен со входом сумматора первого поги- з ческого элемента И 25 с гистерезистив-. ной характеристикой, Один яз .ВХОДОВ ком паратора которого подкпючен к выходу логического элемента ИЛИ 21, Выходы компаратора эпе мента 22.выдержки вре и мени первого логического элемента И

25 соединены со входами второго поги ческого элемента. И 26, на третий вход которого подается напряжение смешения.

Кроме того, исиочник напряжения смеще- g5 ния подключен к одному йз входов каж дого комларатора входящего в схему за щиты.

Условия срабатывания для каждой ступени зашиты выражаются следующим не». равенством:

„т„т,,о,,о прямой и обратной последовательностей, в месте установки зашиты;

- уставка Г срабатывания ступени„ пропорциональная модулю сопротивления защищаемого участка сети 60

В исходном состоянии напряженка на выходах фильтров 7-10 пропорциональны токам и напряжениям прямой и обратной последов.атепьностей в месте установки защиты, на выходах регулируемых сумматоров i5, 16, 17 - пропорциональны сумме модулей токов в прямой и обратной последовательности и уставке срабатывания соответствующих ступеней заши ты, а на выходах сумматоров .схем срав пения - левой части неравенства. Йпя получения требуемых напряжений на выходах упомянутых сумматоров их коэффициенты передачи по входам, связанным с выходами фильтров 7-10 вдвое меньше, чем по входам жщкпюченнйм к выходам формирователей модуля 11 1.4.

Напряжения на выходах схем сравнения

18, 19, 20 логического элемента ИЛИ

21, элемента выдержки времени 22, блокировки 24 при качаниях, первого логического элемеща И 25 с гнстереэисной характеристикой и логического элемента И 26 Отсутствуют, и защита не работает, При качаниях возможно срабатывание схем сравнения 18, 19, 20 и следовательно логического элемента ИЛИ

21, подающего напряжвние на один из входов первого логического элемента

ИЛИ 25 и элемента выдержки времени

22, подающего напряжение на один иэ входов второго логического элемента И

26. Однако защита не срабатывает и, вследствие отсутствия напряжения на выходе компаратора бпокиировки 24 при качаниях, напряжение на входе которого пропорциональное скорости изменения амплитудного значеиия тока прямой последовательности, меньше напряженна срабатывания.

При коротких замыканиях (трехфазном, двухфазном и двухфазном на землю) в зоне действия третьей ступени защиты знак напряжения на выходе сумматора схемы сравнения

20 иэмеияетса, нуль - индикатор срабатывает, подавая напряжение иа дин иэ входов логического элемента ИЛИ 21 и интегратора элемента выдержки времени 22. Напряжение с выхода погическсьго элемента ИЛИ.21 поступает на первый вход первого логического элемента

И 25 с гистерезисной характеристикой, на второй вход которого подается напряжение с выхода компаратора блокировки

24 при качаниях, срабатывающего, поскольку напряжение на выходе дифферендируиощего усилителя превышает напряжение срабатывания упомянутого компаратора.

Напряжение с выхода первого погическо го элемента H 25 поступает на первый

616679

8. вход второго. погического элемента . И

26, который срабатывает при одновременном появлении и на другом его входе напряжения, снимаемого с выхода компаpampa элемента выдержки времени 22.

При коротких замыканиях в зонах действия других ступеней защиты устройство (мботает ан&логячиор но с другими . выдержками времени, поскопьку сумма напряжений, поступающая на входы ин10 тегратора элемента выдержки времени

22 с выходов схем сравнения 18, 19, 20, изменаетса и в соответствии с этим скорость нарастания напряжения на выходе интэгратора изменяется до напряженна срабатывания компараторае

Таким образом, введение раздепыыходнопопупериодных формяроватеней модупа напряжений, пропорционапьных току я. Юапражрнию обратной. поспедоватепьноо тя/(позводает за счет многократного их жаюльзованиа значительно упростить

4:хе му защиты при ее многоступен чатом испопнении и обеспечивает простое регулирование уставки срабаты, вания каждой ступени посредством резистора обратной связи соответствующего. регупируэмого сумматора.

Кроме того предпоженное устройство имеет один эпемент выдержки времени, которая ступенчато возрастает по ме ре удапениа места повреждения от меота устанОвки защиты на границах зон

33 на качания и асинхронный ход, благодаря введению бпока бпокировки защиты при качаниях.

Формупа язобре.тениа

40 Устройство дпа многостуйенчатой дистанционной защиты эпектроустановки, соде нкашве пофазно преобразователи ток .напряжение и напражениенапряжение, под:45 кпюченные через фильтры составпяющих прямой и обратной поспедовательностей токов и напряжений; формирователи напра4 жений, пропорциональных току и напряжению прямой последовательности, я бп ки сравнения к выходному органу, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цепью по ,вышения его надежности и расширения функциональных возможностей, дополнительно введены регулируемые сумматоры ло чиспу ступеней защиты, зле мент выдержки времени, два логических элемента И, логический элемент ИЛИ, бпокировка:при качаняях, сумматор и бпоки сравнения, необходимые по копи честву ступеней защиты, причем упомяну- тые формирователи модуля напряжений пропорциональные току и напряжению пра мой и обратной последовательности, выпоп» иены раздельными однопрпупериоднымя, к одним выходам которых через регупируемые сумматоры подкпючены все упомянутые блоки сравнения, а к другому выходу через сумматор, блокировку нри качаниях и первый погический эпемент И подкпючен второй погический эпемент И, другой вход которого соединен с выходом эпемента выдержки времена, входы которого нодкпючены к выходам всех упомянутых бпоков сравнения и входампогического эпемента ИЛИ ja его выход подкпючен к одному яз входов первого логического впемента И. !

Источники информащию, принятые во внимание llpa экспертизе3

1. Зашита 6поков гене ра горграясформатор и генераторавтотрансформатор, Руководящие указании по релейной защите, "Энергия вын 5 19М.

2». Савченко Е. В. Рйзервная защита синхронных генераторов с параппепьиым вентильным сдьк>возбужденяем. Эпектри ческяе станцяй . 1974, И 5. "

3 Автерское свидетельство СССР, % 119679, кп. Н 02 Н 3/40, 1956.

61667 9

Составитель T. Шеголйкова

Редактор Е, Кравцова Техред К. Гаврон Корректор, М, Демиик акаэ 407б/48 Тираж 892 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи иаб„д, 4/8 филиал ППН Патент, г Ужгород, ул, Проектная, 4